ES2946144T3 - Cellular antenna for elevated and obstructed deployment - Google Patents

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ES2946144T3 ES18866181T ES18866181T ES2946144T3 ES 2946144 T3 ES2946144 T3 ES 2946144T3 ES 18866181 T ES18866181 T ES 18866181T ES 18866181 T ES18866181 T ES 18866181T ES 2946144 T3 ES2946144 T3 ES 2946144T3
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Abstract

En un ejemplo, la presente descripción proporciona un sistema de antenas de matriz en fase con una primera matriz de elementos de antena y una primera red de formación de haces de radiofrecuencia configurada para dividir la potencia de una señal de radiofrecuencia para transmisión en una primera pluralidad de señales de componentes que comprenden señales de activación para el primer conjunto de elementos de antena, la primera red de formación de haces de radiofrecuencia configurada además para combinar una señal de radiofrecuencia para su recepción por el sistema de antena de conjunto en fase de una segunda pluralidad de señales componentes del primer conjunto de elementos de antena, donde una distribución de potencia de radiofrecuencia de la primera red de formación de haces de radiofrecuencia está dispuesta para proporcionar una ponderación de la primera pluralidad y la segunda pluralidad de señales componentes procesadas a través de elementos de antena hacia un extremo de la primera matriz. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)In one example, the present disclosure provides a phased array antenna system with a first array of antenna elements and a first radio frequency beamforming array configured to divide the power of a radio frequency signal for transmission into a first plurality. of component signals comprising drive signals for the first set of antenna elements, the first radio frequency beamforming array further configured to combine a radio frequency signal for reception by the phased array antenna system of a second plurality of component signals of the first set of antenna elements, wherein a radio frequency power distribution of the first radio frequency beamforming network is arranged to provide a weighting of the first plurality and the second plurality of component signals processed through antenna elements toward one end of the first array. (Automatic translation with Google Translate, without legal value)

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Antena celular para despliegue elevado y obstruidoCellular antenna for elevated and obstructed deployment

Referencia cruzada a solicitudes relacionadasCross reference to related requests

Esta solicitud reivindica prioridad a la solicitud de patente provisional de Estados Unidos con N.° de serie 62/572.149, presentada el 13 de octubre de 2017.This application claims priority to United States Provisional Patent Application Serial No. 62/572,149, filed October 13, 2017.

Campo de la divulgaciónDisclosure field

La presente divulgación se refiere en general a antenas de estaciones base celulares y se refiere más particularmente a sistemas de antena con un rendimiento mejorado en ubicaciones elevadas y obstruidas, tales como, por ejemplo, en los tejados de edificios de varias plantas.The present disclosure relates generally to cellular base station antennas and relates more particularly to antenna systems with improved performance in elevated and obstructed locations, such as, for example, on the roofs of multi-story buildings.

AntecedentesBackground

Las antenas de estación base diseñadas para su despliegue en la red macrocelular se despliegan normalmente cerca de la demanda de tráfico de la red móvil (abonados) en torres, postes y tejados a alturas que están significativamente por encima de la altura media circundante de otros tejados. Este despliegue macrocelular minimiza las pérdidas por propagación de difracción entre la estación base y los terminales de abonado, por lo tanto, maximiza el alcance de cobertura y/o la penetración en el interior del edificio. El documento US2017/0118760A1 propone una radio de enlace de retorno inteligente de banda híbrida. El documento EP1609208A1 propone un sistema de antenas de conjunto en fase.Base station antennas designed for deployment in the macrocellular network are typically deployed close to the demand for mobile network traffic (subscribers) on towers, poles, and rooftops at heights that are significantly above the surrounding mean height of other rooftops. . This macrocellular deployment minimizes diffraction propagation losses between the base station and subscriber terminals, therefore maximizing coverage range and/or in-building penetration. US2017/0118760A1 proposes a hybrid band smart backhaul radio. Document EP1609208A1 proposes a phased array antenna system.

SumarioSummary

En un ejemplo, la presente divulgación proporciona un sistema de antenas de conjunto en fase como se establece en la reivindicación independiente 1.In one example, the present disclosure provides a phased array antenna system as set forth in independent claim 1.

En otro ejemplo, la presente divulgación proporciona un método como se establece en la reivindicación independiente 9.In another example, the present disclosure provides a method as set forth in independent claim 9.

Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings

Las enseñanzas de la presente divulgación pueden entenderse fácilmente considerando la siguiente descripción detallada en conjunto con los dibujos adjuntos, en los que:The teachings of the present disclosure can be readily understood by considering the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings, in which:

La Figura 1 representa configuraciones de despliegue de antena de estación base ilustrativas en edificios;Figure 1 depicts illustrative base station antenna deployment configurations in buildings;

La Figura 2 representa una distribución de fase y amplitud de antena de estación base convencional, y un patrón de radiación de campo lejano resultante en el plano de elevación;Figure 2 depicts a conventional base station antenna amplitude and phase distribution, and a resulting far-field radiation pattern in the elevation plane;

La Figura 3 representa una distribución de fase y amplitud de antena de estación base optimizada en el tejado, y un patrón de radiación de campo lejano resultante en el plano de elevación;Figure 3 depicts an optimized rooftop base station antenna amplitude and phase distribution, and a resulting far-field radiation pattern in the elevation plane;

La Figura 4 representa una antena de estación base convencional desplegada en un tejado y retranqueada desde el borde del tejado;Figure 4 depicts a conventional base station antenna deployed on a roof and set back from the edge of the roof;

La Figura 5 representa una antena de estación base optimizada desplegada en el tejado y retranqueada desde el borde del tejado;Figure 5 depicts an optimized base station antenna deployed on the roof and set back from the edge of the roof;

La Figura 6 ilustra la potencia de la señal recibida en tierra para una antena convencional sin y con pérdidas de difracción de borde del tejado, y para una antena de tejado optimizada con pérdidas de difracción de borde del tejado;Figure 6 illustrates the ground received signal power for a conventional antenna with and without roof edge diffraction loss, and for an optimized rooftop antenna with roof edge diffraction loss;

La Figura 7 ilustra la potencia de la señal recibida en tierra para una antena convencional sin y con pérdidas agresivas de difracción de borde del tejado, y para una antena de tejado optimizada con pérdidas agresivas de difracción de borde del tejado;Figure 7 illustrates the ground received signal power for a conventional antenna with and without aggressive roof edge diffraction losses, and for an optimized rooftop antenna with aggressive roof edge diffraction losses;

La Figura 8 ilustra la intensidad de la señal recibida para una antena de estación base sin difracción de borde y para una antena de estación base desplegada en un tejado de 30 m y retranqueada del borde del tejado en 6 m; yFigure 8 illustrates received signal strength for a base station antenna with no edge diffraction and for a base station antenna deployed on a 30 m roof and set back from the edge of the roof by 6 m; and

La figura 9 representa un sistema de antenas ilustrativo con una red de alimentación, de acuerdo con la presente divulgación.Figure 9 depicts an illustrative antenna system with a feed network, in accordance with the present disclosure.

Para facilitar el entendimiento, se han usado números de referencia idénticos, donde ha sido posible, para designar elementos idénticos que son comunes a las figuras.For ease of understanding, identical reference numerals have been used, where possible, to designate identical elements that are common to the figures.

Descripción detalladaDetailed description

La divulgación actual presenta una solución para optimizar (es decir, minimizar) las pérdidas de propagación entre una antena de estación base de red macrocelular desplegada en un tejado y terminales de abonado terrestres, cuando la antena se despliega retranqueada de los bordes de tejado. En un ejemplo, se usa una red de formación de haces, o red de alimentación de distribución, con una distribución de amplitud modificada de manera que una proporción sustancial de la potencia de RF se asigna a los elementos de antena superiores. Esta distribución de potencia de RF sesgada a lo largo del conjunto de antenas aumenta la altura efectiva de la potencia de RF sobre el tejado, reduciendo por lo tanto el ángulo de incidencia desde cada elemento de antena hasta el borde del tejado y, por lo tanto, reduce las pérdidas de difracción sobre el borde del tejado. Para despliegues de tejado ilustrativos, se puede conseguir una reducción de hasta 3 dB en las pérdidas de propagación para terminales móviles en tierra en comparación con una antena de estación base que usa un perfil de distribución de potencia de RF más convencional a través del conjunto. La presente divulgación también ilustra que se pueden usar pesos de fase apropiados con tales distribuciones de amplitud ponderada "muy sobrecargada" para desarrollar un patrón de haz de plano de elevación en el campo lejano de la antena adecuado para el despliegue de la red celular, tal como tener una supresión de nivel de lóbulo lateral superior (USLS) robusta. La presente divulgación no se limita a redes de formación de haces pasivas e incluye ejemplos que utilizan una disposición de antena activa en la que se pueden aplicar pesos de precodificación a los datos orientados al usuario, de modo que se puede lograr una formación de haces específica del usuario para optimizar la pérdida de trayectoria en el plano de elevación para terminales de abonado individuales.The current disclosure presents a solution for optimizing (i.e., minimizing) propagation losses between a rooftop deployed macrocellular network base station antenna and terrestrial subscriber terminals, when the antenna is deployed recessed from the edges of the roof. In one example, a beamforming network, or distribution feeder network, is used with a modified amplitude distribution such that a substantial proportion of the RF power is assigned to the upper antenna elements. This skewed RF power distribution along the antenna array increases the effective height of RF power above the roof, thereby reducing the angle of incidence from each antenna element to the edge of the roof and thus , reduces diffraction losses on the edge of the roof. For illustrative rooftop deployments, up to a 3 dB reduction in propagation loss can be achieved for mobile terminals on the ground compared to a base station antenna using a more conventional RF power distribution profile through the array. The present disclosure also illustrates that appropriate phase weights can be used with such "heavily overloaded" weighted amplitude distributions to develop an elevation plane beam pattern in the far field of the antenna suitable for cellular network deployment, such as such as having robust upper side lobe level (USLS) suppression. The present disclosure is not limited to passive beamforming networks and includes examples using an active antenna arrangement where precoding weights can be applied to user-facing data so that specific beamforming can be achieved. to optimize path loss in the elevation plane for individual subscriber terminals.

Las antenas de estación base diseñadas para su despliegue en la red macrocelular se despliegan normalmente cerca de la demanda de tráfico de la red móvil (abonados) en torres, postes y tejados a alturas que están significativamente por encima de la altura media circundante de otros tejados. Este despliegue macrocelular minimiza las pérdidas por propagación de difracción entre la estación base y los terminales de abonado, por lo tanto, maximiza el alcance de cobertura y/o la penetración en el interior del edificio. Para despliegues de antena de tejado, las antenas se pueden desplegar de diversas maneras, tales como: antenas montadas en los laterales del edificio, antenas montadas en la parte superior de un edificio, normalmente aprovechando un hueco de ascensor u otra estructura de mantenimiento, antenas montadas en el mismo tejado, y antenas montadas retranqueadas desde el borde del tejado. Estas diferentes configuraciones se ilustran en la Figura 1 como los ejemplos 110, 120 y 130, respectivamente. Las antenas montadas en los laterales de los edificios (por ejemplo, el ejemplo 110) pueden ser óptimas para maximizar la cobertura ya que el patrón de radiación de la antena no está obstruido. Sin embargo, esta opción requiere despliegues de antena en tres laterales del edificio, correspondientes a los tres sectores de un sitio de estación base celular típico. La mayoría de los edificios tienen cuatro laterales y, en general, los tres sectores necesitan proporcionar una cobertura de 120 grados de acimut. Esto significa que todas las antenas no pueden montarse al ras de los laterales del edificio y necesitan añadirse soportes. En ocasiones, esto es motivo de preocupación para la zonificación/permiso de planificación, particularmente en áreas urbanas y suburbanas.Base station antennas designed for deployment in the macrocellular network are typically deployed close to the demand for mobile network traffic (subscribers) on towers, poles, and rooftops at heights that are significantly above the surrounding mean height of other rooftops. . This macrocellular deployment minimizes diffraction propagation losses between the base station and subscriber terminals, therefore maximizing coverage range and/or in-building penetration. For rooftop antenna deployments, antennas can be deployed in a variety of ways, such as: antennas mounted on the sides of the building, antennas mounted on top of a building, typically by taking advantage of an elevator shaft or other maintenance structure, antennas mounted on the roof itself, and antennas mounted recessed from the edge of the roof. These different configurations are illustrated in Figure 1 as examples 110, 120 and 130, respectively. Antennas mounted on the sides of buildings (eg example 110) may be optimal for maximizing coverage as the radiation pattern of the antenna is unobstructed. However, this option requires antenna deployments on three sides of the building, corresponding to the three sectors of a typical cellular base station site. Most buildings have four sides, and generally all three sectors need to provide 120 degree azimuth coverage. This means that all antennas cannot be mounted flush to the sides of the building and brackets need to be added. This is sometimes a concern for zoning/planning permission, particularly in urban and suburban areas.

Las antenas desplegadas en la parte más alta del edificio (por ejemplo, el ejemplo 120) también pueden ser óptimas para maximizar la cobertura, dependiendo del tamaño del tejado, ya que se alcanza la altura máxima. Además, esta opción permite la ubicación conjunta de los tres sectores, lo que facilita un despliegue más sencillo, pero puede presentar una solución de despliegue antiestética. Las antenas retranqueadas del borde del tejado (por ejemplo, el ejemplo 130) ayudan a ocultar la apariencia de las antenas, especialmente desde las calles de abajo. Esta opción de despliegue es conocida en muchas ciudades y, a menudo, es la única opción de despliegue en el tejado permitida por las directrices de planificación de la ciudad. Una desventaja de los despliegues de tejados retranqueados es que existe una obstrucción física entre la antena y los terminales de abonado, debido al borde o al parapeto del tejado. Esta obstrucción puede introducir pérdidas de propagación de difracción significativas. Minimizar estas pérdidas de difracción permitiría mejorar la intensidad de la señal en toda el área de servicio y, por lo tanto, una mayor penetración en edificios y, en general, una mejor calidad y experiencia de servicio.Antennas deployed at the highest part of the building (for example, example 120) may also be optimal to maximize coverage, depending on the size of the roof, since the maximum height is reached. Additionally, this option allows for co-location of all three sectors, which facilitates easier deployment, but can present an unsightly deployment solution. Recessed roof edge antennas (eg example 130) help hide the appearance of the antennas, especially from the streets below. This deployment option is well known in many cities and is often the only rooftop deployment option allowed by city planning guidelines. A disadvantage of recessed roof deployments is that there is a physical obstruction between the antenna and the subscriber terminals, due to the edge or parapet of the roof. This obstruction can introduce significant diffraction propagation losses. Minimizing these diffraction losses would allow for improved signal strength throughout the service area and therefore higher building penetration and overall better service quality and experience.

La divulgación actual incluye ejemplos para optimizar (es decir, minimizar) las pérdidas de propagación entre una antena de estación base de red macrocelular desplegada en un tejado y terminales de abonado terrestres, cuando la antena se despliega retranqueada de los bordes del tejado. En un ejemplo, se usa una red de formación de haces, o red de alimentación de distribución, con una distribución de amplitud modificada de manera que una proporción sustancial de la potencia de RF se asigna a los elementos de antena superiores. Esta distribución de potencia de RF sesgada a lo largo del conjunto de antenas aumenta la altura efectiva de la potencia de RF sobre el tejado, reduciendo por lo tanto el ángulo de incidencia desde cada elemento de antena hasta el borde del tejado y, por lo tanto, reduce las pérdidas de difracción sobre el borde del tejado. La presente divulgación también ilustra que se pueden usar pesos de fase apropiados con tales distribuciones de amplitud ponderada "muy sobrecargada" para desarrollar un patrón de haz de plano de elevación en el campo lejano de la antena adecuado para el despliegue de la red celular, tal como tener una supresión de nivel de lóbulo lateral superior (USLS) robusta.The current disclosure includes examples for optimizing (ie, minimizing) propagation losses between a rooftop deployed macrocellular network base station antenna and terrestrial subscriber terminals, when the antenna is deployed set back from the edges of the roof. In one example, a beamforming network, or distribution feeder network, is used with a modified amplitude distribution such that a substantial proportion of the RF power is assigned to the upper antenna elements. This skewed RF power distribution along the antenna array increases the effective height of RF power above the roof, thereby reducing the angle of incidence from each antenna element to the edge of the roof and thus , reduces diffraction losses on the edge of the roof. The present disclosure also illustrates that appropriate phase weights can be used with such "heavily overloaded" weighted amplitude distributions to develop an elevation plane beam pattern in the far field of the antenna suitable for cellular network deployment, such as such as having robust upper side lobe level (USLS) suppression.

Una antena de estación base diseñada para redes de comunicaciones móviles de banda ancha normalmente incluye uno o más conjuntos, comprendiendo cada conjunto una pluralidad de elementos de antena radiantes, y pudiendo soportar los conjuntos una o múltiples bandas de espectro. Los elementos de antena de cada conjunto están conectados a una red de formación de haces de RF, red de distribución o red de alimentación de RF, que está diseñada para distribuir potencia de RF a los elementos del conjunto, cuando se considera una señal para su transmisión a través del conjunto de antenas. Los elementos de antena del conjunto están dispuestos normalmente en un plano vertical y están diseñados para crear un patrón de haz de radiación relativamente estrecho en el plano de elevación (de 10 grados, por ejemplo). Cabe señalar que el plano vertical y el plano de elevación pueden referirse al mismo plano, siendo el primer término más comúnmente usado para referirse a una orientación física de un conjunto de antenas, y el último más comúnmente usado para referirse a patrones de radiación. Los desfasadores también se usan normalmente entre la red de alimentación de RF y los elementos de antena. Los desfasadores se usan para impartir una pendiente de fase linealmente variable a lo largo del conjunto de antenas y, por lo tanto, variar la dirección de puntería del patrón radiado en el plano de elevación. Esto se conoce como inclinación eléctrica variable (VET) para controlar y optimizar la cobertura de la red celular y los parámetros de interferencia.A base station antenna designed for mobile broadband communication networks typically includes one or more arrays, each array comprising a plurality of radiating antenna elements, and the arrays may support one or multiple spectrum bands. The antenna elements of each array are connected to an RF beamforming network, distribution network, or RF feed network, which is designed to distribute RF power to the elements of the array, when considered as a signal for its transmission through the antenna array. The antenna elements of the array are typically arranged in a vertical plane and are designed to create a relatively narrow radiation beam pattern in the elevation plane (10 degrees, for example). It should be noted that the vertical plane and the elevation plane can refer to the same plane, the former term being more commonly used to refer to a physical orientation of a set of antennae, and the latter most commonly used to refer to radiation patterns. Phase shifters are also commonly used between the RF power network and antenna elements. Phase shifters are used to impart a linearly varying phase slope across the antenna array and thereby vary the pointing direction of the radiated pattern in the elevation plane. This is known as Variable Electrical Tilt (VET) to control and optimize cellular network coverage and interference parameters.

Los conjuntos de antenas diseñados para redes de comunicaciones móviles de banda ancha pueden tener una red de alimentación de RF que distribuye la potencia de RF con una cierta amplitud y perfil de fase a los elementos de antena. El perfil de amplitud y fase está normalmente diseñado para crear un patrón de radiación optimizado en el plano de elevación. Un patrón de elevación optimizado para antenas de estación base desplegadas en la red macrocelular podría tener ciertas características tales como: ancho de haz estrecho en elevación para maximizar la directividad y la ganancia, supresión intensa del lóbulo lateral superior (USLS) para ayudar a minimizar la interferencia inter sitio, rápida caída del haz principal superior para ayudar a minimizar la interferencia inter sitio y relleno nulo del lóbulo lateral inferior para ayudar a optimizar la cobertura cerca del sitio de la estación base.Antenna arrays designed for mobile broadband communication networks may have an RF feed network that distributes RF power with a certain amplitude and phase profile to the antenna elements. The amplitude and phase profile is normally designed to create an optimized radiation pattern in the elevation plane. An optimized elevation pattern for base station antennas deployed in the macrocellular network could have certain characteristics such as: narrow beamwidth in elevation to maximize directivity and gain, strong upper side lobe suppression (USLS) to help minimize the inter-site interference, fast upper main beam rolloff to help minimize inter-site interference, and lower side-lobe null fill to help optimize coverage near the base station site.

Una especificación de la industria para USLS es >18 dB para los lóbulos laterales superiores a -30 grados, lo que significa que los lóbulos laterales superiores son >18 dB inferiores en magnitud que el haz principal. En un ejemplo, la presente divulgación proporciona la supresión del lóbulo lateral superior de un patrón de radiación de campo lejano de 15 dB o mayor con respecto a un haz principal del patrón de radiación de campo lejano a través de un intervalo de hasta 30 grados por encima del haz principal. En el gráfico 290 de la Figura 2 se ilustra una distribución de amplitud ilustrativa que ayuda a garantizar unos lóbulos laterales mínimos. Como se ilustra en la Figura 2, una antena de estación base (100) comprende un conjunto de siete elementos de antena con polarización cruzada (110-116). Los elementos de antena (110-116) están conectados a una red de distribución, que puede ser interna a la antena (no mostrada), con un perfil de amplitud (120-126) simétricamente ahusado alrededor del elemento central. En la Figura 2 se muestra un perfil de fase plano (130) a lo largo del conjunto que da como resultado un patrón de radiación de campo lejano (140) en el plano de elevación ilustrado en el gráfico 295 (que relaciona el ángulo de elevación con la ganancia relativa), con una buena USLS y un haz principal directivo. Hay otras implementaciones que logran una buena USLS. Un método, aunque no se muestra, tiene igual amplitud en todos los elementos, pero usa un perfil de fase específico que varía a lo largo del conjunto. Este enfoque se ha denominado "deterioro de fase" ya que se usan grandes cambios de fase de un elemento a otro. Tales antenas de estación base están diseñadas para despliegues en torres, laterales de edificios y en la parte superior de edificios donde hay muy poca o ninguna obstrucción cerca o en el campo cercano de la antena.An industry specification for USLS is >18 dB for the upper sidelobes below -30 degrees, which means that the upper sidelobes are >18 dB lower in magnitude than the main beam. In one example, the present disclosure provides for suppression of the upper side lobe of a far-field radiation pattern of 15 dB or greater relative to a main beam of the far-field radiation pattern through a range of up to 30 degrees per second. above the main beam. An illustrative amplitude distribution that helps ensure minimal sidelobes is illustrated in graph 290 of Figure 2. As illustrated in Figure 2, a base station antenna (100) comprises an array of seven cross-polarized antenna elements (110-116). The antenna elements (110-116) are connected to a distribution network, which may be internal to the antenna (not shown), with a symmetrically tapered amplitude profile (120-126) around the central element. Figure 2 shows a flat phase profile (130) across the array resulting in a far-field radiation pattern (140) in the elevation plane illustrated in graph 295 (relating elevation angle with the relative gain), with a good USLS and a directing main beam. There are other implementations that achieve good USLS. One method, though not shown, has equal amplitude across all elements, but uses a specific phase profile that varies across the array. This approach has been called "phase decay" since large phase changes are used from one element to another. Such base station antennas are designed for deployments on towers, the sides of buildings, and on top of buildings where there is little or no obstruction near or in the near field of the antenna.

En un ejemplo, la presente divulgación incluye una antena de estación base con un conjunto de elementos de antena que tienen una distribución de amplitud con pesos de amplitud significativamente superiores asignados a los elementos de antena en el extremo superior del conjunto; una distribución de amplitud "muy sobrecargada". Además, los patrones de radiación prácticos de la antena de estación base en el plano de elevación pueden diseñarse con tales distribuciones de amplitud "muy sobrecargadas". Se ilustra un ejemplo en la Figura 3. Una antena de estación base (200) comprende un conjunto de siete elementos de antena con polarización cruzada (210-216). Los elementos de antena están conectados a una red de distribución, que puede ser interna a la antena (no mostrada), con un perfil de amplitud "muy sobrecargado", o una distribución de amplitud (220-226) y un perfil de fase (230) a través del conjunto ilustrado en el gráfico 390. Este perfil de amplitud y fase da como resultado un patrón de radiación de campo lejano (240) en el plano de elevación ilustrado en el gráfico 395 (que relaciona el ángulo de elevación con la ganancia relativa). El patrón de radiación para la distribución ponderada al centro ahusada se muestra en (140), como referencia. El ejemplo de distribución de amplitud "muy sobrecargada" (220-226) y de distribución de peso de fase (230) crea un patrón de radiación de campo lejano (240) en el plano de elevación que tiene una buena USLS (por ejemplo, mejor que 18 dB), un haz principal directivo, y un patrón de radiación de caída del haz principal superior muy similar en comparación con el conjunto (100) de la Figura 2 con una distribución de amplitud ahusada ponderada al centro. En un ejemplo, el perfil de fase (230) puede seleccionarse de acuerdo con un algoritmo de autooptimización basado en un patrón de radiación de campo lejano deseado (por ejemplo, que incluye el lóbulo lateral superior) como entrada. Sin embargo, se puede ver que la distribución de amplitud "muy sobrecargada" tiende a perder algo de directividad en relación con la distribución de amplitud ahusada ponderada al centro; en este ejemplo, aproximadamente 0,5 dB de pérdida de directividad.In one example, the present disclosure includes a base station antenna with an array of antenna elements having an amplitude distribution with significantly higher amplitude weights assigned to the antenna elements at the upper end of the array; a "very overloaded" amplitude distribution. Furthermore, practical base station antenna radiation patterns in the elevation plane can be designed with such "heavily overloaded" amplitude distributions. An example is illustrated in Figure 3. A base station antenna (200) comprises an array of seven cross-polarized antenna elements (210-216). The antenna elements are connected to a distribution network, which may be internal to the antenna (not shown), with a "heavily overloaded" amplitude profile, or an amplitude distribution (220-226) and phase profile ( 230) through the array illustrated in graph 390. This amplitude and phase profile results in a far-field radiation pattern (240) in the elevation plane illustrated in graph 395 (relating elevation angle to elevation). relative gain). The radiation pattern for the tapered center-weighted distribution is shown in (140), for reference. The example of "heavily overloaded" amplitude distribution (220-226) and phase weight distribution (230) creates a far-field radiation pattern (240) in the elevation plane that has good USLS (for example, better than 18 dB), a directional main beam, and a very similar upper main beam falloff radiation pattern compared to the set (100) of Figure 2 with a center-weighted tapered amplitude distribution. In one example, the phase profile 230 may be selected according to a self-optimizing algorithm based on a desired far-field radiation pattern (eg, including upper side lobe) as input. However, it can be seen that the "heavily overloaded" amplitude distribution tends to lose some directivity relative to the center-weighted tapered amplitude distribution; in this example, approximately 0.5 dB of directivity loss.

Sin embargo, la divulgación actual está prevista para las antenas de estación base que tienen algunas obstrucciones entre la antena y los terminales de abonado, donde las obstrucciones están cerca de la antena de estación base, por ejemplo, tales como aquellas antenas desplegadas en los tejados y retranqueadas del borde del tejado. En estos casos de despliegue, la directividad inferior no es una preocupación particular, ya que el patrón de radiación de campo lejano, especialmente en ángulos por debajo del horizonte, se verá significativamente perturbado por el borde del tejado que se encuentra dentro o cerca del campo cercano del conjunto de antenas. De hecho, los ejemplos de la presente divulgación están diseñados para proporcionar una ganancia efectiva mejorada y, por lo tanto, una cobertura de servicio celular mejorada, en ángulos por debajo del horizonte.However, the current disclosure is intended for base station antennas that have some obstructions between the antenna and subscriber terminals, where the obstructions are close to the base station antenna, for example, such as those antennas deployed on rooftops. and recessed from the edge of the roof. In these deployment cases, the lower directivity is not a particular concern, as the far-field radiation pattern, especially at angles below the horizon, will be significantly disturbed by the edge of the roof that is in or near the field. close to the antenna array. In fact, the examples in the present disclosure are designed to provide improved effective gain, and therefore improved cellular service coverage, at angles below the horizon.

La potencia radiada por un conjunto de antenas no se radia desde un solo punto, sino que se radia desde varios puntos: es decir, los elementos de la antena. La potencia de la señal resultante recibida en un terminal de abonado estará en el campo lejano de la antena, y es la suma vectorial de las señales de los componentes individuales de cada elemento de antena, más la suma vectorial de cualquier reflejo de múltiples trayectorias introducido en el canal de radio. En el escenario donde el conjunto de antenas está en un tejado y retranqueado del borde del tejado, el borde del tejado introduce pérdidas de difracción entre la antena y el terminal de abonado. Los elementos de antena más cercanos al tejado y en la parte inferior del conjunto tienen las mayores pérdidas de difracción para el abonado, mientras que los elementos de antena más cercanos a la parte superior del conjunto de antenas tienen las menores pérdidas de difracción.The power radiated by an array of antennas is not radiated from a single point, but is radiated from several points: that is, the antenna elements. The resulting signal power received at a subscriber terminal will be in the far field of the antenna, and is the vector sum of the individual component signals of each antenna element, plus the vector sum of any multipath reflections introduced into the radio channel. In the scenario where the antenna array is on a roof and set back from the edge of the roof, the edge of the roof introduces diffraction losses between the antenna and the subscriber terminal. The antenna elements closest to the roof and at the bottom of the array have the highest diffraction loss to the subscriber, while the antenna elements closest to the top of the antenna array have the lowest diffraction loss.

La Figura 4 ilustra un escenario de despliegue ilustrativo 400 que usa una antena de estación base convencional (100) (por ejemplo, un conjunto de antenas) desplegada en un tejado de un edificio (10) y retranqueada desde el borde del tejado por una distancia de x. La antena de estación base (100) tiene una distribución de amplitud ahusada ponderada al centro a través del conjunto de antenas, indicada por pesos de amplitud (120-126). Suponiendo que no hay reflejos de múltiples trayectorias introducidas por el canal de radio, o que son muy débiles, la potencia recibida en el terminal de abonado (300) es una función de la suma vectorial de las señales de los componentes radiadas desde los elementos de antena indicadas por las trayectorias de propagación (150-156), respectivamente. Las líneas de trayectoria de propagación (150-156) tienen diferentes espesores correspondientes a la potencia relativa de las señales de los componentes de cada uno de los elementos de antena.Figure 4 illustrates an illustrative deployment scenario 400 using a conventional base station antenna (100) (eg, an antenna array) deployed on a building roof (10) and set back from the edge of the roof for a distance of x. The base station antenna (100) has a center-weighted tapered amplitude distribution across the antenna array, indicated by amplitude weights (120-126). Assuming that there are no or very weak multipath reflections introduced by the radio channel, the received power at the subscriber terminal 300 is a function of the vector sum of the component signals radiated from the signal elements. antenna indicated by the propagation paths (150-156), respectively. The propagation path lines (150-156) have different thicknesses corresponding to the relative power of the component signals of each of the antenna elements.

La Figura 5 ilustra un escenario de despliegue ilustrativo 500 que usa una antena de estación base optimizada (200) (por ejemplo, un conjunto de antenas) de acuerdo con la presente divulgación desplegada en el tejado de un edificio (10) y retranqueada desde el borde del tejado por una distancia de x. La antena de estación base (200) tiene una distribución de amplitud "muy sobrecargada" a través del conjunto de antenas, indicada por los pesos de amplitud (220-226). Suponiendo que no hay reflejos de múltiples trayectorias introducidas por el canal de radio, o que son muy débiles, la potencia recibida en el terminal de abonado (300) es la suma vectorial de las señales de los componentes radiadas desde los elementos de la antena, indicadas por las trayectorias de propagación (250-256), respectivamente. En este ejemplo, los elementos superiores tienen la potencia más intensa y experimentan las pérdidas de difracción más bajas. Las líneas de trayectoria de propagación (250-256) tienen diferentes espesores correspondientes a la potencia relativa de las señales de los componentes de cada uno de los elementos de antena. Esta disposición optimiza la potencia total que llega al terminal de abonado mientras mantiene aún las propiedades del patrón de elevación deseables para el despliegue celular. Por supuesto, tener toda la potencia de r F asignada al elemento superior y ninguna potencia a los otros elementos daría como resultado la potencia máxima en el terminal de abonado, pero esto puede no crear un patrón de radiación de elevación deseable con características de USLS adecuada y caída del haz principal, que pueden ser deseables para gestionar la interferencia inter sitio para redes celulares. Cabe la pena señalar que, la influencia de la difracción del borde del tejado en los patrones de elevación de la antena en ángulos aproximadamente alrededor y por encima del horizonte será mucho menor, porque los ángulos entre las células vecinas y la antena de estación base (200) serán poco profundos y, por lo tanto, de menos difracción sobre el borde del tejado. Como tal, los lóbulos laterales superiores y la caída de haz principal se verán menos afectados. Figure 5 illustrates an illustrative deployment scenario 500 using an optimized base station antenna (200) (eg, antenna array) in accordance with the present disclosure deployed on the roof of a building (10) and set back from the building. edge of the roof by a distance of x. The base station antenna (200) has a "heavily overloaded" amplitude distribution across the antenna array, indicated by the amplitude weights (220-226). Assuming there are no or very weak multipath reflections introduced by the radio channel, the received power at the subscriber terminal 300 is the vector sum of the component signals radiated from the antenna elements, indicated by the propagation paths (250-256), respectively. In this example, the top elements have the strongest power and experience the lowest diffraction losses. The propagation path lines (250-256) have different thicknesses corresponding to the relative power of the component signals of each of the antenna elements. This arrangement optimizes the total power arriving at the subscriber terminal while still maintaining desirable lift pattern properties for cellular deployment. Of course, having the full power of rF assigned to the top element and no power to the other elements would result in the maximum power at the subscriber terminal, but this may not create a desirable elevation radiation pattern with adequate USLS characteristics. and main beam drop, which may be desirable to manage inter-site interference for cellular networks. It is worth noting that the influence of diffraction from the edge of the roof on the antenna elevation patterns at angles roughly around and above the horizon will be much less, because the angles between neighboring cells and the base station antenna ( 200) will be shallow and therefore less diffractive over the edge of the roof. As such, the upper sidelobes and main beam rolloff will be less affected.

La presente divulgación utiliza una distribución de amplitud de conjunto de antenas "muy sobrecargada" para despliegues de conjuntos de antenas donde hay o se espera que haya al menos un borde de difracción entre el conjunto de antenas y el terminal de abonado. La distribución de amplitud "muy sobrecargada" pretende maximizar la potencia recibida en el terminal de abonado, manteniendo al mismo tiempo un patrón de radiación de plano de elevación que es deseable para el despliegue de la red celular, en particular, la caída del haz principal superior y USLS. La presente divulgación también pretende conseguir más potencia en el terminal de abonado que la potencia recibida en el terminal de abonado cuando se usan distribuciones de amplitud más comunes con un conjunto de antenas convencional.The present disclosure uses a "heavily overloaded" array amplitude distribution for array deployments where there is or is expected to be at least one diffraction edge between the array and the subscriber terminal. The "heavily overloaded" amplitude distribution is intended to maximize received power at the subscriber terminal, while maintaining an elevation plane radiation pattern that is desirable for cellular network deployment, in particular, main beam drop. top and USLS. The present disclosure is also intended to achieve more power at the subscriber terminal than the received power at the subscriber terminal when more common amplitude distributions are used with a conventional antenna array.

La Figura 6 muestra un gráfico 600 con resultados simulados para la potencia de señal recibida en el suelo en dBm y, por lo tanto, lo que un terminal de abonado podría recibir en función de la distancia desde la antena de estación base para tres casos: (1) conjunto de antenas de estación base convencional con una distribución de amplitud ahusada ponderada al centro desplegada en un borde de tejado sin pérdidas de difracción, (2) conjunto de antenas de estación base convencional con una distribución de amplitud ahusada ponderada al centro desplegada en un rejado pero retranqueada desde el borde del tejado en 6 m y, por lo tanto, sufre pérdidas de difracción de borde, y (3) conjunto de antenas de estación base optimizada de tejado con una distribución de amplitud "muy sobrecargada" desplegada en un tejado pero retranqueada desde el borde del tejado en 6 m y, por lo tanto, sufriendo pérdidas de difracción de borde. Figure 6 shows a graph 600 with simulated results for received signal power on the ground in dBm and therefore what a subscriber terminal could receive as a function of distance from the base station antenna for three cases: (1) conventional base station antenna array with a center-weighted tapered amplitude distribution deployed on a roof edge with no diffraction loss, (2) conventional base station antenna array with a center-weighted tapered amplitude distribution deployed on a grate but set back from the edge of the roof by 6 m and therefore suffers from edge diffraction loss, and (3) rooftop optimized base station antenna array with a "heavily overloaded" amplitude distribution deployed on a roof but set back from the edge of the roof by 6 m and therefore suffering edge diffraction losses.

En el ejemplo de la Figura 6, las antenas simuladas están a 30 m de altura y comprenden 7 elementos de antena a través de una longitud de 2,4 m con una inclinación de haz de elevación de 5° a 750 MHz. El gráfico muestra que la señal en el suelo se mejora usando el conjunto de antenas de estación base optimizada de tejado sobre un conjunto de antenas convencional para todas las distancias relevantes, con mejoras observadas en la intensidad de la señal de hasta 3 dB. Si bien todas las pérdidas de difracción nunca se pueden recuperar, 1-3 dB de mejora de la intensidad de la señal es una mejora significativa para el rendimiento de la red y la experiencia del usuario en términos de cobertura de servicio, caudal de datos de banda ancha y duración de la batería, ya que los canales de enlace ascendente y descendente se benefician de las pérdidas de difracción reducidas. En un ejemplo, para lograr una ganancia de 3 dB sin la presente divulgación, tendría que usarse una antena del doble de la longitud del conjunto. In the example in Figure 6, the simulated antennas are 30 m high and comprise 7 antenna elements across a length of 2.4 m with a 5° elevation beam tilt at 750 MHz. The graph shows that the signal on the ground is improved using the rooftop optimized base station antenna array over a conventional antenna array for all relevant distances, with observed improvements in signal strength of up to 3 dB. While all diffraction losses can never be recovered, a 1-3 dB improvement in signal strength is a significant improvement for network performance and user experience in terms of service coverage, data throughput of bandwidth and battery life, as uplink and downlink channels benefit from reduced diffraction losses. In one example, to achieve a 3 dB gain without the present disclosure, an antenna twice the length of the array would have to be used.

La Figura 7 muestra un gráfico 700 con resultados simulados adicionales para la potencia de la señal recibida en el suelo en dBm y, por lo tanto, lo que un terminal de abonado podría recibir en función de la distancia desde la antena de estación base para los mismos tres casos anteriores, pero con un borde de difracción más grave. En la Figura 7, las antenas para los dos segundos ejemplos están desplegadas en el tejado y retranqueadas 6 m como en el ejemplo de la Figura 6, pero también hay un parapeto de 1 m. El parapeto presenta una mayor pérdida de difracción. La Figura 7 muestra que la señal en el suelo se mejora usando el conjunto de antenas optimizadas en el tejado sobre un conjunto de antenas convencional para todas las distancias relevantes con mejoras en la intensidad de la señal consistentes de aproximadamente 4 dB observadas.Figure 7 shows a graph 700 with additional simulated results for received signal power at the ground in dBm and therefore what a subscriber terminal could receive as a function of distance from the base station antenna for the same three cases above, but with a more severe diffraction edge. In Figure 7, the antennas for the second two examples are deployed on the roof and set back 6m as in the example in Figure 6, but there is also a 1m parapet. The parapet presents a greater diffraction loss. Figure 7 shows that the signal on the ground is improved using the optimized rooftop array over a conventional array for all relevant distances with consistent signal strength improvements of approximately 4 dB observed.

La Figura 8 muestra la variación en la intensidad de la señal en el plano de elevación como una función de la altura vertical y la distancia horizontal desde la antena de estación base, para una altura de antena de estación base de 30 m como (a) sin obstrucciones (patrón 800), y (b) cuando se despliega en un tejado y se retranquea 6 m desde el borde del tejado (patrón 810). La antena de estación base simulada comprende 7 elementos de antena a través de una longitud de 2,4 m con una inclinación de haz de elevación de 5 grados a 750 MHz. La Figura 8 ilustra que existe una atenuación significativa de la señal cuando se propaga sobre el borde del tejado y se intenta dar servicio a los terminales de abonado en tierra. En este caso, hay una atenuación de aproximadamente 10 dB en la intensidad de la señal en el suelo entre los dos casos, y se relaciona con lo observado en la Figura 6. Sin embargo, la Figura 8 también revela que la potencia de la señal se atenúa para los ángulos hacia y por encima del horizonte. Esta atenuación puede ser útil en términos de ayudar a disminuir aún más la interferencia inter sitio o, como alternativa, permitir una relajación de las especificaciones de supresión del lóbulo lateral superior (USLS) del diseño de la antena, ya que los lóbulos laterales superiores se reducirán aún más si se instalan en un tejado, retranqueados desde el borde del tejado. Esta libertad de diseño adicional puede proporcionar distribuciones de peso de fase y amplitud más óptimas para maximizar la intensidad de la señal en el suelo.Figure 8 shows the variation in signal strength in the elevation plane as a function of vertical height and horizontal distance from the base station antenna, for a base station antenna height of 30 m as (a) unobstructed (pattern 800), and (b) when deployed on a roof and set back 6m from the edge of the roof (pattern 810). The simulated base station antenna comprises 7 antenna elements across a length of 2.4 m with a 5 degree elevation beam tilt at 750 MHz. Figure 8 illustrates that there is significant signal attenuation when propagating over the edge of the roof and attempting to serve the ground subscriber terminals. In this case, there is an attenuation of approximately 10 dB in the signal strength in the ground between the two cases, and this is related to what is observed in Figure 6. However, Figure 8 also reveals that the signal power it attenuates for angles to and above the horizon. This attenuation may be useful in terms of helping to further decrease inter-site interference or, alternatively, allowing a relaxation of the upper side lobe suppression (USLS) specifications of the antenna design, as the upper side lobes are they will reduce even more if they are installed on a roof, set back from the edge of the roof. This additional design freedom can provide more optimal amplitude and phase weight distributions to maximize signal strength into the ground.

Las antenas de estación base desplegadas en los tejados y retranqueadas del borde del tejado a menudo son propensas a la interferencia de intermodulación pasiva (PIM) que es causada por las fuentes PIM externas que la antena o antenas radian en el tejado. Tales fuentes PIM externas incluyen cables, conductos metálicos, ventilaciones metálicas, rejillas, tornillos, pernos y otras fijaciones. Cualquiera de estos elementos que pueda tener uniones metálicas flojas, particularmente con metales diferentes o con oxidación, puede ser una fuente importante de interferencia PIM externa. Un beneficio adicional de la presente divulgación es ayudar a reducir la interferencia PIM generada por fuentes PIM externas en el tejado, ya que los elementos de antena de la presente divulgación que radian los componentes de señal de RF más intensos son aquellos elementos en y cerca de la parte superior del conjunto de antenas. Como tales, estas fuentes de radiación de potencia superior están más alejadas de las posibles fuentes PIM que en el caso de una antena convencional con una distribución de potencia de RF de amplitud ahusada ponderada al centro a lo largo del conjunto de antenas.Base station antennas deployed on rooftops and set back from the edge of the roof are often prone to passive intermodulation (PIM) interference which is caused by external PIM sources being radiated onto the roof by the antenna(s). Such external PIM sources include cables, metal conduit, metal vents, grills, screws, bolts, and other fasteners. Any of these items that may have loose metal junctions, particularly with dissimilar metals or with oxidation, can be a significant source of external PIM interference. An additional benefit of the present disclosure is to help reduce PIM interference generated by external PIM sources on the roof, since the antenna elements of the present disclosure that radiate the strongest RF signal components are those elements at and near the top of the antenna array. As such, these higher power radiation sources are further removed from potential PIM sources than is the case with a conventional antenna with a center-weighted tapered amplitude RF power distribution along the antenna array.

Los sistemas de antenas adecuados para el despliegue en redes de comunicaciones móviles celulares pueden incluir múltiples conjuntos en el mismo radomo y compartir el mismo panel posterior/reflector. Se pueden usar conjuntos adicionales para permitir que se aproveche la diversidad de polarización, procesamiento espacial de múltiples entradas y múltiples salidas (MIMO) de orden superior (por ejemplo, MIMO de orden múltiple, tal como 4x4, 6x6, 8x8, etc.) y para soportar bandas de espectro adicionales. Estos conjuntos adicionales pueden utilizar la misma red de formación de haces de RF o una o más redes de formación de haces de RF diferentes.Antenna systems suitable for deployment in cellular mobile communications networks may include multiple arrays on the same radome and share the same rear panel/reflector. Additional arrays can be used to allow polarization diversity to be taken advantage of, higher order multiple input multiple output (MIMO) spatial processing (eg, multiple order MIMO, such as 4x4, 6x6, 8x8, etc.) and to support additional spectrum bands. These additional arrays may use the same RF beamforming network or one or more different RF beamforming networks.

Los ejemplos de la presente divulgación pueden incluir conjuntos de antenas que usan redes de distribución recíprocas pasivas (por ejemplo, los mismos componentes de red de distribución para enlace ascendente y enlace descendente), o pueden incluir conjuntos de antenas activas donde los pesos de amplitud y fase se generan antes de la amplificación de potencia de RF, ya sea en RF de baja potencia, en frecuencia intermedia (IF), banda base o en banda base específica del usuario. En el último caso, a continuación, es posible precodificar la información prevista para un usuario específico a través del conjunto de antenas que conduce a la formación de haces específica del usuario para minimizar la pérdida de trayectoria en el plano de elevación para terminales de abonado individuales.Examples of the present disclosure may include antenna arrays that use passive reciprocal distribution networks (eg, the same distribution network components for uplink and downlink), or may include active antenna arrays where the weights of amplitude and phase are generated prior to RF power amplification, whether in low power RF, intermediate frequency (IF), baseband, or user-specific baseband. In the latter case, it is then possible to precode the information intended for a specific user through the antenna array leading to user-specific beamforming to minimize path loss in the elevation plane for individual subscriber terminals. .

La Figura 9 representa un sistema de antenas ilustrativo (200) que implementa una red de alimentación de formación de haces pasiva de acuerdo con la presente divulgación. Un puerto de señal de RF (201) previsto para la conexión desde una estación base de radio para su transmisión y/o recepción por el sistema de antenas (200) está conectado a una red de alimentación que comprende divisores de Rf (202, 203, 204, 205, 206). La red de alimentación se conecta a 7 elementos de antena copolarizados (210-216). Se pueden usar desfasadores variables opcionales (270-276) entre la red de alimentación y los elementos de antena (210-216) para variar la inclinación del patrón de elevación radiado. Por lo tanto, la red de alimentación divide la potencia de una señal de RF prevista para la transmisión en el puerto (201) en una pluralidad de señales de componente que se usarán como señales de accionamiento para el conjunto de elementos de antena (210-216). La disposición de los divisores de RF y las relaciones de división de potencia de RF particulares se muestran en la Figura 9. En este ejemplo, se puede ver que el 73 % de la potencia de RF total de una señal aplicada en el puerto (201) se asigna a los tres elementos de antena superiores. El perfil de amplitud resultante en términos de magnitud de tensión se ilustra en el gráfico 900 con amplitudes (220-226) correspondientes a los elementos de antena (210-216). Las longitudes de fase desde el puerto de entrada de señal (201) hasta los elementos de antena (210-216) se pueden ajustar usando longitudes de cable o longitudes de pista de placa de circuito, dependiendo de cómo se implemente físicamente la red de alimentación. Los pesos de fase previstos para los elementos de antena se representan como el perfil de fase (230). Como tal, los pesos de amplitud y los pesos de fase de la red de formación de haces de RF están dispuestos para desarrollar un haz directivo y lóbulos laterales suprimidos a través de un intervalo de ángulos en un campo lejano del sistema de antenas (200) y, por lo tanto, para proporcionar un patrón de haz del haz directivo que es adecuado para redes de comunicaciones móviles celulares. Figure 9 depicts an illustrative antenna system (200) implementing a passive beamforming feed network in accordance with the present disclosure. An RF signal port (201) intended for connection from a radio base station for transmission and/or reception by the antenna system (200) is connected to a power supply network comprising Rf splitters (202, 203 , 204, 205, 206). The power network is connected to 7 co-polarized antenna elements (210-216). Optional variable phase shifters (270-276) can be used between the feed network and the antenna elements (210-216) to vary the tilt of the radiated elevation pattern. Therefore, the power network divides the power of an RF signal intended for transmission at the port (201) into a plurality of component signals to be used as drive signals for the array of antenna elements (210- 216). The arrangement of the RF splitters and the particular RF power split ratios are shown in Figure 9. In this example, it can be seen that 73% of the total RF power of a signal applied at the port (201 ) is assigned to the top three antenna elements. The resulting amplitude profile in terms of voltage magnitude is illustrated in graph 900 with amplitudes (220-226) corresponding to the antenna elements (210-216). The phase lengths from the signal input port (201) to the antenna elements (210-216) can be adjusted using either cable lengths or circuit board trace lengths, depending on how the power network is physically implemented. . The predicted phase weights for the antenna elements are represented as the phase profile (230). As such, the amplitude weights and the phase of the RF beamforming array are arranged to develop a steered beam and suppressed sidelobes through a range of angles in a far field of the antenna system (200) and thus to provide a pattern of beam of the steering beam which is suitable for cellular mobile communication networks.

Distintas disposiciones de divisores, relaciones de división y divisores con un número de ramales diferente al mostrado en la Figura 9 pueden lograr perfiles de amplitud iguales o similares. Por lo tanto, la presente divulgación puede utilizar otras redes de alimentación que tienen una potencia significativa asignada a los elementos de antena más superiores pero que aún pueden crear un patrón de radiación de campo lejano, por ejemplo, con USLS de 15 dB o mejor. Different splitter arrangements, split ratios, and splitters with a different number of branches than shown in Figure 9 can achieve the same or similar amplitude profiles. Therefore, the present disclosure can use other feed networks that have significant power allocated to the uppermost antenna elements but can still create a far-field radiation pattern, for example, with USLS of 15 dB or better.

Además, cabe señalar que, con respecto a las comunicaciones de enlace ascendente, la red de distribución también está configurada para combinar una señal de RF provista para ser recibida por el conjunto de antenas a partir de una pluralidad de señales de componente. De acuerdo con la invención, el 73 % de la potencia de RF total de una señal aplicada en el puerto (201) se asigna al 50 % o menos de los elementos de antena hacia un extremo (la parte superior) del conjunto (por ejemplo, los elementos de antena (210, 211). En otro ejemplo, el 80 % de la potencia de RF total de una señal aplicada en el puerto (201) se asigna al 50 % o menos de los elementos de antena hacia un extremo (por ejemplo, la parte superior) del conjunto. En un ejemplo, el sistema de antenas (200) está provisto para desplegarse en el tejado de un edificio y para desplegarse sustancialmente lejos de los bordes del tejado del edificio (por ejemplo, retranqueando 3 m o más (por ejemplo, 6 m, 10 m, etc.), de modo que la apariencia del sistema de antenas de conjuntos en fase se minimice cuando se ve desde el nivel del suelo.Furthermore, it should be noted that, with respect to uplink communications, the distribution network is also configured to combine an RF signal provided to be received by the antenna array from a plurality of component signals. In accordance with the invention, 73% of the total RF power of a signal applied at port (201) is allocated to 50% or less of the antenna elements towards one end (the top) of the array (for example , the antenna elements (210, 211).In another example, 80% of the total RF power of a signal applied at the port (201) is allocated to 50% or less of the antenna elements towards one end ( eg top) of the array In one example, the antenna system 200 is provided to be deployed on the roof of a building and to be deployed substantially away from the edges of the building roof (eg set back 3m or longer (eg 6 m, 10 m, etc.), so that the appearance of the phased array antenna system is minimized when viewed from ground level.

Mientras lo anterior describe diversos ejemplos de acuerdo con uno o más aspectos de la presente divulgación, pueden idearse otro ejemplo o ejemplos y ejemplo o ejemplos adicionales de acuerdo con el uno o más aspectos de la presente divulgación sin alejarse del alcance de la misma, que se determina mediante la reivindicación o reivindicaciones y equivalentes de las mismas a continuación. While the foregoing describes various examples in accordance with one or more aspects of the present disclosure, another example or examples and additional example or examples may be devised in accordance with the one or more aspects of the present disclosure without departing from the scope thereof, which is determined by the claim(s) and equivalents thereof below.

Claims (11)

REIVINDICACIONES 1. Un sistema de antenas de conjunto en fase (200), que comprende:1. A phased array antenna system (200), comprising: al menos un primer conjunto de elementos de antena (210-216), donde el al menos el primer conjunto comprende un conjunto sustancialmente lineal dispuesto en un plano vertical para la formación de haces en un plano de elevación; yat least a first set of antenna elements (210-216), wherein the at least first set comprises a substantially linear array arranged in a vertical plane for beamforming in an elevation plane; and al menos una primera red de formación de haces de radiofrecuencia (202, 203, 204, 205, 206) configurada para dividir la potencia de una señal de radiofrecuencia para su transmisión en una primera pluralidad de señales de componente, comprendiendo la primera pluralidad de señales de componente señales de accionamiento para el al menos el primer conjunto de elementos de antena, al menos la primera red de formación de haces de radiofrecuencia configurada además para combinar una señal de radiofrecuencia para su recepción por el sistema de antenas de conjunto en fase de una segunda pluralidad de señales de componente del al menos el primer conjunto de elementos de antena, donde los pesos de amplitud de una distribución de potencia de radiofrecuencia (220-226) de al menos la primera red de formación de haces de radiofrecuencia están dispuestos para proporcionar una asignación de al menos el 73 % de una potencia de radiofrecuencia total (220-222) a menos del 50 % de los elementos de antena (210-212) del al menos el primer conjunto hacia un extremo superior del al menos el primer conjunto para la primera pluralidad de señales de componente transmitidas a través de los elementos de antena del al menos el primer conjunto y para la segunda pluralidad de señales de componente recibidas a través de los elementos de antena del al menos el primer conjunto, donde el al menos el primer conjunto es para el despliegue en el tejado de un edificio, y en donde los pesos de amplitud son para minimizar las pérdidas de propagación de difracción introducidas por un borde del tejado del edificio.at least one first radio frequency beamforming network (202, 203, 204, 205, 206) configured to split the power of a radio frequency signal for transmission into a first plurality of component signals, the first plurality of signals comprising of component drive signals for the at least the first array of antenna elements, the at least the first radio frequency beamforming array further configured to combine a radio frequency signal for reception by the phased array antenna system of a second plurality of component signals from the at least the first set of antenna elements, wherein the amplitude weights of a radio frequency power distribution (220-226) of the at least the first radio frequency beamforming network are arranged to provide an allocation of at least 73% of a total radio frequency power (220-222) to less than 50% of the antenna elements (210-212) of the at least the first set towards an upper end of the at least the first set for the first plurality of component signals transmitted through the antenna elements of the at least the first set and for the second plurality of component signals received through the antenna elements of the at least the first set, where the at least the first set is for deployment on the roof of a building, and where the amplitude weights are to minimize diffraction propagation losses introduced by an edge of the building roof. 2. El sistema de antenas de conjunto en fase de la reivindicación 1, donde los pesos de amplitud (220-226) y los pesos de fase (230) de la al menos la primera red de formación de haces de radiofrecuencia están dispuestos para desarrollar un haz directivo y lóbulos laterales suprimidos (140) a lo largo de un intervalo de ángulos en un campo lejano del sistema de antenas de red en fase, en donde un patrón de haz del haz directivo es adecuado para redes de comunicaciones móviles celulares.The phased array antenna system of claim 1, wherein the amplitude weights (220-226) and phase weights (230) of the at least one first radio frequency beamforming array are arranged to develop a steered beam and suppressed sidelobes (140) over a range of angles in a far field of the phased array antenna system, wherein a beam pattern of the steered beam is suitable for cellular mobile communication networks. 3. El sistema de antenas de conjunto en fase de la reivindicación 1, donde los pesos de amplitud están dispuestos para proporcionar una asignación de al menos el 80 % de la potencia de radiofrecuencia total (220-222) a menos del 50 % de los elementos de antena (210-212) hacia el extremo superior del al menos el primer conjunto.The phased array antenna system of claim 1, wherein the amplitude weights are arranged to provide allocation of at least 80% of the total RF power (220-222) to less than 50% of the antenna elements (210-212) towards the upper end of the at least the first set. 4. El sistema de antenas de conjunto en fase de la reivindicación 1, donde al menos un primer conjunto es para desplegarse lejos de los bordes del tejado del edificio de manera que la apariencia del al menos el primer conjunto se minimiza cuando se ve desde el nivel del suelo.The phased array antenna system of claim 1, wherein the at least one first array is to be deployed away from the edges of the building roof such that the appearance of the at least one first array is minimized when viewed from the Ground level. 5. El sistema de antenas de conjunto en fase de la reivindicación 1, donde la distribución de potencia de radiofrecuencia (220-226) proporciona lóbulos laterales superiores de un patrón de radiación de campo lejano del al menos el primer conjunto que se suprimen en 15 dB o más en relación con un haz principal del patrón de radiación de campo lejano en un rango de hasta 30 grados por encima del haz principal (140).The phased array antenna system of claim 1, wherein the radio frequency power distribution (220-226) provides upper sidelobes of a far-field radiation pattern of the at least the first array that are suppressed in 15 dB or more relative to a main beam of the far-field radiation pattern in a range up to 30 degrees above the main beam (140). 6. El sistema de antenas de conjuntos en fase de la reivindicación 1, donde el sistema de antenas comprende una pluralidad de conjuntos de antenas, incluyendo la pluralidad de conjuntos de antenas el al menos el primer conjunto, y una pluralidad de redes de formación de haces de radiofrecuencia, incluyendo la pluralidad de redes de formación de haces de radiofrecuencia la al menos la primera red de formación de haces de radiofrecuencia, la pluralidad de conjuntos de antenas y la pluralidad de redes de formación de haces de radiofrecuencia diseñadas para soportar al menos uno de:The phased array antenna system of claim 1, wherein the antenna system comprises a plurality of antenna arrays, the plurality of antenna arrays including the at least the first array, and a plurality of array arrays. radio frequency beamforming networks, including the plurality of radio frequency beamforming networks, the at least the first radio frequency beamforming network, the plurality of antenna arrays, and the plurality of radio frequency beamforming networks designed to support at least one of: esquemas de diversidad de radiofrecuencia;radio frequency diversity schemes; múltiples bandas de espectro; omultiple spectrum bands; either aplicaciones de múltiples entradas y múltiples salidas de múltiples órdenes.multi-input, multi-output multi-order applications. 7. El sistema de antenas de conjunto en fase de la reivindicación 1, donde al menos la primera red de formación de haces de radiofrecuencia (202, 203, 204, 205, 206) es una red de formación de haces recíproca pasiva.The phased array antenna system of claim 1, wherein at least the first radio frequency beamforming network (202, 203, 204, 205, 206) is a passive reciprocal beamforming network. 8. El sistema de antenas de conjunto en fase de la reivindicación 1, donde el al menos el primer conjunto (210-216) es un conjunto de antenas activas, y donde al menos la primera red de formación de haces de radiofrecuencia se implementa en banda base usando vectores de precodificación configurados para aplicarse a datos orientados al usuario para desarrollar la formación de haces específica del usuario del sistema de antenas.8. The phased array antenna system of claim 1, wherein the at least first array (210-216) is an active antenna array, and wherein at least the first RF beamforming network is implemented in baseband using configured precoding vectors to be applied to user oriented data to develop the user specific beamforming of the antenna system. 9. Un método, que comprende:9. A method, comprising: desplegar al menos un primer conjunto de elementos de antena (210-216) de un sistema de antenas de radiofrecuencia (200) en el tejado de un edificio, donde al menos el primer conjunto comprende un conjunto sustancialmente lineal dispuesto en un plano vertical para la formación de haces en un plano de elevación, en donde el al menos el primer conjunto de elementos de antena está acoplado a al menos una primera red de formación de haces de radiofrecuencia (202, 203, 204, 205, 206) del sistema de antenas de radiofrecuencia, en donde la al menos una primera red de formación de haces de radiofrecuencia está configurada para dividir la potencia de una señal de radiofrecuencia (201) para su transmisión en una primera pluralidad de señales de componente, comprendiendo la primera pluralidad de señales de componente señales de accionamiento para al menos el primer conjunto de elementos de antena, al menos la primera red de formación de haces de radiofrecuencia configurada además para combinar una señal de radiofrecuencia para su recepción por el sistema de antenas de conjunto en fase de una segunda pluralidad de señales de componente del al menos el primer conjunto de elementos de antena, donde los pesos de amplitud de una distribución de potencia de radiofrecuencia (220-226) de al menos la primera red de formación de haces de radiofrecuencia están dispuestos para proporcionar una asignación de al menos el 73 % de una potencia de radiofrecuencia total (220-222) a menos del 50 % de los elementos de antena (210-212) del al menos el primer conjunto hacia un extremo superior del al menos el primer conjunto para la primera pluralidad de señales de componente transmitidas a través de los elementos de antena del al menos el primer conjunto y para la segunda pluralidad de señales de componente recibidas a través de los elementos de antena del al menos el primer conjunto, en donde los pesos de amplitud son para minimizar las pérdidas de propagación de difracción introducidas por un borde del tejado del edificio; ydeploying at least a first set of antenna elements (210-216) of a radio frequency antenna system (200) on the roof of a building, where at least the first set comprises a substantially linear array arranged in a vertical plane for beam formation in an elevation plane, in wherein the at least one first set of antenna elements is coupled to at least one first radio frequency beamforming array (202, 203, 204, 205, 206) of the radio frequency antenna system, wherein the at least one first radio frequency beamforming network is configured to divide the power of a radio frequency signal (201) for transmission into a first plurality of component signals, the first plurality of component signals comprising drive signals for at least the first set of antenna elements, the at least the first radio frequency beamforming array further configured to combine a radio frequency signal for reception by the phased array antenna system of a second plurality of component signals of the at least the first array of antenna elements, where the amplitude weights of a radio frequency power distribution (220-226) of at least the first radio frequency beamforming network are arranged to provide an allocation of at least 73% of a power of total radio frequency (220-222) to less than 50% of the antenna elements (210-212) of the at least the first set toward an upper end of the at least the first set for the first plurality of component signals transmitted through the antenna elements of the at least the first set and for the second plurality of component signals received via the antenna elements of the at least the first set, wherein the amplitude weights are to minimize diffraction propagation losses introduced by one edge of the roof of the building; and realizar al menos uno de:perform at least one of: transmitir la señal de radiofrecuencia para su transmisión a través de al menos la primera red de formación de haces de radiofrecuencia y al menos el primer conjunto; otransmitting the radio frequency signal for transmission via at least the first radio frequency beamforming network and at least the first array; either recibir la señal de radiofrecuencia para su recepción a través del al menos el primer conjunto y al menos la primera red de formación de haces de radiofrecuencia.receiving the radio frequency signal for reception via the at least the first set and at least the first radio frequency beamforming network. 10. El método de la reivindicación 9, donde los pesos de amplitud (220-226) y los pesos de fase (230) de al menos la primera red de formación de haces de radiofrecuencia están dispuestos para desarrollar un haz directivo y lóbulos laterales suprimidos (140) a lo largo de un intervalo de ángulos en un campo lejano del sistema de antenas de red en fase, en donde un patrón de haz del haz directivo es adecuado para redes de comunicaciones móviles celulares. The method of claim 9, wherein the amplitude weights (220-226) and phase weights (230) of at least the first RF beamforming network are arranged to develop a steered beam and suppressed sidelobes. (140) over a range of angles in a far field of the phased array antenna array, where a beam pattern of the directional beam is suitable for cellular mobile communication networks. 11. El método de la reivindicación 9, donde los pesos de amplitud están dispuestos para proporcionar una asignación de al menos el 80 % de la potencia de radiofrecuencia total (220-222) a menos del 50 % de los elementos de antena (210-212) hacia el extremo superior del al menos el primer conjunto. The method of claim 9, wherein the amplitude weights are arranged to provide allocation of at least 80% of the total RF power (220-222) to less than 50% of the antenna elements (210-222). 212) towards the upper end of the at least the first set.
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